賈宏信

（乳業(yè)生物技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室上海乳業(yè)生物工程技術(shù)研究中心光明乳業(yè)股份有限公司乳業(yè)研究院，上海 200436）

0 引 言

乳粉因富含脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物，在生產(chǎn)熱加工和貯藏過程中易發(fā)生美拉德反應(yīng)和脂質(zhì)氧化而影響其品質(zhì)[1-2]。乳粉的美拉德反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生一些不利于人體健康的產(chǎn)物，如糠氨酸（furosine）、羥甲基糠醛（5-hydroxymeethyl-2-furfuraldehyde，HMF）、糠醛（2-furaldehyde，F(xiàn)），呋喃甲基酮（2-furylmethylketone）、甲基糠醛（5-methyl-2-furaldehyde）等[3-4]。同樣乳粉的脂質(zhì)氧化也會(huì)產(chǎn)生一些不利于人體健康的氧化物，如小分子的醛、酮類物質(zhì)等[5]。研究表明[1,6]，乳粉中美拉德反應(yīng)和脂質(zhì)氧化并不是相互獨(dú)立的品質(zhì)劣變過程，而是在一定程度上具有相互促進(jìn)的作用，如脂質(zhì)氧化產(chǎn)生的過氧化產(chǎn)物能參與美拉德反應(yīng)，而促進(jìn)美拉德反應(yīng)的進(jìn)行。因此，乳粉中如果添加大量的易發(fā)生氧化的物質(zhì)，可能也會(huì)影響乳粉的美拉德反應(yīng)。魚油因富含多不飽和脂肪酸，穩(wěn)定性較差，在貯藏及加工過程中極易受光、氧、熱等外部條件的影響而發(fā)生氧化反應(yīng)，進(jìn)而影響魚油在乳粉中的應(yīng)用[7]。

本文主要分析在加速試驗(yàn)條件下，乳粉強(qiáng)化不同劑量的魚油微膠囊粉（添加量分別為：0、0.5、1.0 和1.5 g/100 g）后其糠醛類化合物及主要揮發(fā)性成分的變化，探究魚油強(qiáng)化對(duì)乳粉貯藏過程中美拉德反應(yīng)和脂質(zhì)氧化的影響，以期為乳粉強(qiáng)化高水平魚油提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

乳粉基粉（典型指標(biāo)為：蛋白質(zhì)17.5 g/100g，脂肪14.3 g/100g，碳水化合物55.0 g/100g），光明乳業(yè)研究院中試車間試制。富含魚油乳粉通過乳粉基粉干混工藝添加不同比例的魚油粉（魚油微膠囊粉EPA300，典型指標(biāo)：EPA 25.5 g/100 g , DHA 5 g/100 g）實(shí)現(xiàn)。

草酸二水合物(純度99.5%～102.5%)、乙腈(色譜純)、甲醇(色譜純)，德國(guó)默克股份兩合公司；三氯乙酸(純度≥99.0%)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司; 5-羥甲基糠醛 (純度98%)、2-糠醛 (純度99.5%)，德國(guó)Dr.Ehrenstorfer 公司。

TE612-L 型電子天平，德國(guó)sartorius 公司；P110恒濕恒溫培養(yǎng)箱；水浴鍋，德國(guó)Memmert 公司；1200高效液相色譜儀，美國(guó)安捷倫科技有限公司；Milli-Q超純水儀，默克化工技術(shù)(上海)有限公司；HeraclesⅡ快速氣相電子鼻，HS-10 型自動(dòng)進(jìn)樣器，并帶Arochembase 數(shù)據(jù)庫(kù)（Kovats 保留指數(shù)定性庫(kù)）及數(shù)據(jù)處理軟件（AlphaSoft V14.2），法國(guó)Alpha Mos 公司。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)依據(jù)魚油粉添加量分為4 組：對(duì)照組（MP，魚油粉添加量0 g/100 g）、低劑量組（LFMP，魚油粉添加量0.5 g/100 g）、中劑量組（MFMP，魚油粉添加量1.0 g/100 g）和高劑量組（HFMP，魚油粉添加量1.5 g/100 g）。鋁箔包裝的乳粉（50 g/袋）置于溫度37 ℃，相對(duì)濕度RH 75%的恒溫恒濕培養(yǎng)箱跟蹤貨架期。分別于第0、1、2 月和3 月取樣進(jìn)行糠醛類化合物和揮發(fā)性有機(jī)物的檢測(cè)。

1.3 糠醛類化合物的測(cè)定

待檢樣品在每個(gè)取樣點(diǎn)（取樣時(shí)間間隔為30 d）取樣后，參考邢倩倩[8]的方法利用高效液相色譜法測(cè)定乳粉中糠醛類化合物含量。具體為：稱取乳粉13 g，加入100 mL 超純水，調(diào)制為乳粉沖調(diào)液，后續(xù)依據(jù)邢倩倩測(cè)定超高溫滅菌乳的方法測(cè)定糠醛類化合物的含量。

1.4 揮發(fā)性有機(jī)物的測(cè)定

待檢樣品在每個(gè)取樣點(diǎn)（取樣時(shí)間間隔為30 d）取樣后，參考賈宏信[9]的方法利用HeraclesⅡ快速氣相電子鼻分析乳粉中的揮發(fā)性有機(jī)物。

1.5 數(shù)據(jù)處理

糠醛類化合物測(cè)定結(jié)果參考邢倩倩[8]的處理方法。揮發(fā)性有機(jī)物利用Alpha Soft V14.2 軟件進(jìn)行特征色譜峰的峰面積分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳粉貯藏過程中糠醛類化合物的變化

由圖1 可知，乳粉貯藏過程中主要的糠醛類化合物羥甲基糠醛（HMF）和糠醛（F）都隨貯藏期的延長(zhǎng)而升高，且魚油添加量的不同對(duì)乳粉中HMF 和F 的影響不同。3 種強(qiáng)化魚油的乳粉中，低劑量組乳粉中HMF 和F 的增高最明顯，至加速3 個(gè)月其HMF 和F的值高于高劑量組乳粉；4 組乳粉中，至加速3 個(gè)月，HMF 含量對(duì)照組乳粉最高，高劑量乳粉組最低，F(xiàn) 含量低劑量乳粉組最高，而對(duì)照組乳粉最低。結(jié)合圖1中HMF 和F 的結(jié)果可知，乳粉中強(qiáng)化中劑量的魚油（魚油粉添加量1.0 g/100 g），乳粉的糠醛類化合物含量最低，更利于產(chǎn)品的貨架期穩(wěn)定性。乳粉貯藏過程中主要的糠醛類化合物隨貯藏期的延長(zhǎng)而升高的變化趨勢(shì)，與ALBALH S 等[10]對(duì)于嬰幼兒配方乳粉中HMF 和F 隨貯藏期的延長(zhǎng)而升高的趨勢(shì)一致，說明對(duì)于乳粉而言，貯藏期越長(zhǎng)HMF 和F 的含量越高。另外，CHAVEZ S J L 等[11]研究顯示，配方乳粉中添加DHA 不會(huì)對(duì)產(chǎn)品糠醛類化合物含量造成影響，也不會(huì)影響其貯藏期糠醛類化合物含量，這一結(jié)果與本研究的魚油添加會(huì)對(duì)乳粉中糠醛類化合物產(chǎn)生影響略有不同。究其原因，可能與配方的不同有關(guān)，也可能與配方中抗氧化劑的含量有關(guān)。

圖1 乳粉貯藏過程中羥甲基糠醛和糠醛的變化

研究顯示多不飽和脂肪酸油酸可降低美拉德反應(yīng)中穩(wěn)定自由基和糖基化合物的含量[12]，維生素C 會(huì)增加羥自由基的形成等[13]，進(jìn)而會(huì)對(duì)產(chǎn)品的美拉德反應(yīng)和氧化反應(yīng)產(chǎn)生影響。本實(shí)驗(yàn)室前期已報(bào)道乳粉中添加魚油粉（0.5、1.0、1.5 g/100 g）會(huì)提高乳粉中抗氧化劑維生素C 的含量，且配方中高劑量的維生素C有利于降低配方的氧化作用，特別是對(duì)于中劑量組乳粉來說氧化程度在3 組強(qiáng)化魚油的配方中最低。這一結(jié)果與3 組強(qiáng)化魚油的配方中中劑量組乳粉中糠醛的含量最低，羥甲基糠醛的含量較低相一致，說明乳粉中發(fā)生的美拉德反應(yīng)與氧化反應(yīng)之間并非完全獨(dú)立的兩種品質(zhì)劣變反應(yīng)，而是存在相互影響。

2.2 乳粉貯藏過程中主要揮發(fā)性有機(jī)物的變化

通過HeraclesⅡ快速氣相色譜電子鼻對(duì)乳粉樣品進(jìn)行VOCs 的分析，并篩選貯藏過程中峰面積較大（Range＞200），貯藏過程中峰面積發(fā)生明顯變化（增量＞100%）的色譜峰，通過將保留時(shí)間轉(zhuǎn)化為保留指數(shù)，在Arochembase 數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行定性分析。結(jié)果顯示，富含魚油的乳粉貯藏過程中揮發(fā)性成分丙酮、丁酮、戊醛和己醛的變化（峰面積）較為明顯，在所有配方中都表現(xiàn)為隨著貯藏期的延長(zhǎng)而升高；通過圖2 也可知，魚油的添加影響了配方粉丙酮、丁酮、戊醛和己醛的起始值（0 月數(shù)據(jù)，添加魚油粉的配方丙酮、丁酮、戊醛和己醛的起始值高于對(duì)照組），特別是對(duì)于戊醛而言，對(duì)照組乳粉在0 個(gè)月未檢出，這說明魚油粉在加入乳粉前已具有丙酮、丁酮、戊醛和己醛。

圖2 乳粉貯藏過程中揮發(fā)性成分丙酮、丁酮、戊醛和己醛的變化

研究顯示，富含不飽和脂肪酸的乳粉貯藏過程中易發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生小分子的醛、酮類物質(zhì)，如己醛、戊醛和丙酮等揮發(fā)性有機(jī)物[9,14-15]。圖2 顯示，n-3多不飽和脂肪酸組成不同的乳粉中主要揮發(fā)性有機(jī)物為丙酮、丁酮、戊醛和己醛。這一結(jié)果與富含多不飽和脂肪酸的嬰幼兒配方乳粉中揮發(fā)性有機(jī)物的酮類物質(zhì)主要為丙酮，醛類物質(zhì)主要為戊醛和己醛[9]的結(jié)果一致。說明多不飽和脂肪酸可能會(huì)影響乳粉內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)物組成。VENKATE S G 等[16]研究顯示，牛乳中強(qiáng)化魚油，會(huì)使牛乳的揮發(fā)性有機(jī)物種類大大提高，如不含魚油的牛乳VOCs 有14 種檢出，而富含魚油的牛乳VOCs 有60 種檢出，且不含魚油的牛乳其主要的VOCs 為酮類物質(zhì)（如丙酮、丁酮等），富含魚油的牛乳中VOCs 還會(huì)富含醛類化合物，包括丙醛、丁醛、戊醛、己醛等。這說明，牛乳中強(qiáng)化魚油對(duì)于牛乳VOCs 的影響更多的體現(xiàn)在醛類物質(zhì)的變化上。

ROMEU N M 等[17]研究表明，配方中多不飽和脂肪酸以n-6 多不飽和脂肪酸為主時(shí)，乳粉貯藏過程中生成的醛類物質(zhì)以戊醛和己醛為主，多不飽和脂肪酸以n-3 多不飽和脂肪酸為主，生成的醛類物質(zhì)以丙醛為主。本研究中4 個(gè)配方（MP、LFMP、MFMP 和HFMP）中n-3 與n-6 多不飽和脂肪酸的比（w/w）分別為：9.0%、40.6%、64.3%和97.2%。4 個(gè)配方的醛類物質(zhì)也以戊醛和己醛為主，且在n-6 多不飽和脂肪酸占比最高的MP 配方中，戊醛和己醛都隨著貯藏期的延長(zhǎng)而增高。進(jìn)一步說明n-6 多不飽和脂肪酸為主的配方粉，貯藏過程中生成的醛類物質(zhì)以戊醛和己醛為主，且與ROMEU-NADAL 等研究一致。另外，在n-6多不飽和脂肪酸占比相對(duì)較低的LFMP、MFMP 和HFMP 中戊醛和己醛隨貯藏期的延長(zhǎng)并未表現(xiàn)出一致的增高趨勢(shì)，這可能是因?yàn)轸~油粉的添加使乳粉具有較高的戊醛和己醛起始值（0 月數(shù)據(jù)）及貯藏溫度（37 ℃）較高，易使乳粉更早的達(dá)到氧化二次產(chǎn)物生成期并使二次產(chǎn)物發(fā)生降解導(dǎo)致的。如CHAAVEZSERVIN 等[18]研究發(fā)現(xiàn)，乳粉在25 ℃和40 ℃下貯藏18 個(gè)月，乳粉中戊醛和己醛在25 ℃下18 個(gè)月呈現(xiàn)逐漸增高的趨勢(shì)，而在40 ℃下呈現(xiàn)先升高、再降低、再升高的走勢(shì)。綜合以上乳粉中揮發(fā)性有機(jī)物隨貯藏期的變化可知，乳粉如添加魚油建議選擇含揮發(fā)性有機(jī)物低的魚油來添加，以降低乳粉在貯藏過程中揮發(fā)性有機(jī)物的含量。同時(shí)對(duì)于該研究，表明中劑量魚油粉（魚油粉添加量1.0 g/100 g）更有利于乳粉的貨架穩(wěn)定性。

3 結(jié) 論

添加魚油粉會(huì)影響乳粉貯藏過程中糠醛類化合物及揮發(fā)性有機(jī)物的變化，且這種變化與魚油的添加劑量有關(guān)。乳粉（魚油粉添加量分別為，0、0.5、1.0 和1.5 g/100 g）貯藏過程中，其貨架穩(wěn)定性會(huì)受到魚油添加量的影響，魚油粉添加量1.0 g/100 g 的乳粉其糠醛類化合物在貯藏過程中更穩(wěn)定；魚油粉添加量越高其丙酮、丁酮的含量隨貯藏期延長(zhǎng)而越高；魚油的強(qiáng)化提高了n-3 與n-6 多不飽和脂肪酸的百分比值，改變了乳粉貯藏過程中戊醛和己醛的含量變化趨勢(shì)。總之，通過研究魚油不同添加量對(duì)于乳粉貯藏過程中糠醛類化合物及揮發(fā)性有機(jī)物的變化，明確了添加中劑量魚油粉（魚油粉添加量1.0 g/100 g）乳粉的穩(wěn)定性最好。這為魚油粉在乳粉中的應(yīng)用及添加提供了一定的參考。